本体描述语言

描述语言

RDF

概念

RDF(Resource Description Framework),资源描述框架，提供了针对数据的模型及语法，方便独立的团体交换与使用。
RDF在形式上表示为SPO三元组，subject-predicate-object。
RDF由节点和边组成，节点表示实体/资源/属性，边则表示实体和实体之间的关系以及实体与属性的关系。

如何存储和传输RDF数据

1. RDF/XML(不怎么常用)
2. N-Triples(多个三元组)
3. Turtle（使用最多）
4. RDFa（HTML5的一个扩展，方便获取结构化信息）
5. JSON-LD（键值对的方式来存储RDF数据）

RDF的缺陷

RDF是对具体事物的描述，缺乏抽象能力。例如：john is a child和lily is a girl中的John和lily都是人，但是RDF没有能力将人这种类型抽象出来(即RDF本身没有能力定义某些类和属性)。

RDFS

概念

RDFS，Resource Description Framework Schema，是最基础的模式语言，是对RDF的一种扩展，RDF 本身并不能定义某些类和属性，它们需要用 RDF 的描述语言 RDF Schema（RDFS） 来定义。

RDF Schema 不提供实际的应用程序专用的类和属性，而是提供了描述应用程序专用的类和属性的框架。
RDF Schema 中的类与面向对象编程语言中的类非常相似。这就使得资源能够作为类的实例和类的子类来被定义。

示例

 

 <rdf:RDF
 xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
 xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#"
 xml:base="http://www.animals.fake/animals#">

 <rdf:Description rdf:ID="animal">
   <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#Class"/>
 rdf:Description>

 <rdf:Description rdf:ID="horse">
   <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#Class"/>
   <rdfs:subClassOf rdf:resource="#animal"/>
 rdf:Description>

 rdf:RDF> 

其中资源 “horse” 是类 “animal” 的子类。

我们这里介绍RDFS几个比较重要，常用的词汇：

1. rdfs:Class. 用于定义类。
2. rdfs:domain. 用于表示该属性属于哪个类别。
3. rdfs:range. 用于描述该属性的取值类型。
4. rdfs:subClassOf. 用于描述该类的父类。比如，我们可以定义一个运动员类，声明该类是人的子类。
5. rdfs:subProperty. 用于描述该属性的父属性。比如，我们可以定义一个名称属性，声明中文名称和全名是名称的子类。

其实rdf:Property和rdf:type也是RDFS的词汇，因为RDFS本质上就是RDF词汇的一个扩展。

缺陷

1. 不适合用于知识融合，词汇表达不够丰富
2. RDFS支持推理，但由于缺乏丰富的表达能力，推理能力不强

OWL

概念

OWL，Web Ontology Language，是 W3C 开发的一种网络本体语言，用于对本体进行语义描述。上面我们提到，RDFS本质上是RDF词汇的一个扩展。后来人们发现RDFS的表达能力还是相当有限，因此提出了OWL。我们也可以把OWL当做是RDFS的一个扩展，其添加了额外的预定义词汇。其有两个重要的功能：

1. 提供快速的数据建模能力
2. 高效的自动推理能力

常用词汇

描述属性特征的词汇

1. owl:TransitiveProperty. 表示该属性具有传递性质。例如，我们定义“位于”是具有传递性的属性，若A位于B，B位于C，那么A肯定位于C。

2. owl:SymmetricProperty. 表示该属性具有对称性。例如，我们定义“认识”是具有对称性的属性，若A认识B，那么B肯定认识A。

3. owl:FunctionalProperty. 表示该属性取值的唯一性。 例如，我们定义“母亲”是具有唯一性的属性，若A的母亲是B，在其他地方我们得知A的母亲是C，那么B和C指的是同一个人。

4. owl:inverseOf. 定义某个属性的相反关系。例如，定义“父母”的相反关系是“子女”，若A是B的父母，那么B肯定是A的子女。

本体映射词汇（Ontology Mapping）

1. owl:equivalentClass. 表示某个类和另一个类是相同的。

2. owl:equivalentProperty. 表示某个属性和另一个属性是相同的。

3. owl:sameAs. 表示两个实体是同一个实体。

本体映射主要用在融合多个独立的Ontology（Schema）。举个例子，张三自己构建了一个本体结构，其中定义了Person这样一个类来表示人；李四则在自己构建的本体中定义Human这个类来表示人。当我们融合这两个本体的时候，就可以用到OWL的本体映射词汇。这也是为什么OWL比RDFS强大之处之一。

目前，OWL的最新版本是OWL 2，在兼容OWL的基础上添加了新的功能。另外，OWL 2包含了三个标准，或者三种配置（Profile），它们是OWL 2完整标准（OWL 2/Full）的一个子集。下面简单说说它们使用的场景：

1. OWL 2/EL 使用场景：本体结构中有大量相互链接的类和属性，设计者想用自动推理机得到里面复杂的关系。

2. OWL 2/QL 使用场景：有大量的实例数据。OWL 2 QL本体可以被改写为SQL查询，适用于使用OBDA（ontology based data access）的方式来访问关系数据库。也就是说我们不用显式地把关系数据库中的数据转为RDF，而是通过映射的方式，将数据库转为虚拟RDF图进行访问。

3. OWL 2/RL 使用场景：需要结合基于规则的推理引擎（rule-based reasoning engine）的场合。

SWRL

OWL是一种本体描述语言，是对本体进行形式化描述，使得计算机能股理解本体描述的知识。本体属于数据层，用来描述领域资源。虽然本体支持推理，但因为没有提供用于推理的规则，很难表达类属性之间的关系，其作用非常有限，而且使用起来非常麻烦。而引入SWRL的目的是为了能够更方便地将推理规则和本体结合在一起，使本体表达的内容更丰富，更具有实用性。

小结

综上所述，RDF,RDFS,OWL三者关系如下图所示：

RDF用来描述具体数据，RDFS提供比RDF更丰富的词汇(Vocabulary),具备较弱的推理能力，OWL在RDFS的基础上提供了更丰富的词汇，并具有更强的推理能力，SWRL提供了本体描述规则，可与OWL描述语言结合，使得本体表达的内容更丰富，更具有实用性。

引用转载自https://zhuanlan.zhihu.com/p/32122644，https://www.w3school.com.cn/rdf/index.asp，
https://www.docin.com/p-1650009306.html